JP3556182B2 - Electric power steering device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動機の動力を操舵補助力としてステアリング系に作用させ、ドライバの操舵力を軽減する電動パワーステアリング装置に係り、特にドライバがハンドルの据え切りで速い転舵からの切り返しを行う際に、ステアリング系の制御の応答遅れに伴う操舵フィーリングの低下を改善する電動パワーステアリング装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の電動パワーステアリング装置において、ドライバのハンドル操作に伴って発生する操舵トルクを操舵トルクセンサで検出し、検出した操舵トルク信号を電動機を駆動する目標電流信号に変換し、目標電流信号と電動機に実際に流れる電動機電流に対応した電動機電流信号との偏差信号にPI(比例・積分)またはPID(比例・積分・微分)制御を施した信号を発生し、この信号に基づいて生成した電動機制御信号(例えば、PWM信号)で電動機を駆動してステアリング系に操舵補助力を作用させるようにしたものは知られている。
【0003】
このような従来の電動パワーステアリング装置は、電動機電流信号を目標電流信号にフィードバック(負帰還)させてPI制御またはPID制御する構成のため、偏差信号が速やかに0になるよう制御され、電動機電流は目標電流信号で設定された値に収束して電動機を駆動し、操舵トルク信号に対応した操舵補助力が得られる。
【0004】
図7に従来の電動パワーステアリング装置の要部ブロック構成図を示す。
なお、図7は制御系にPI(比例・積分)制御を施した例を示す。
図7において、電動パワーステアリング装置50は、操舵トルクセンサ12、車速センサ14、制御手段51、電動機駆動手段16、電動機電流検出手段18、電動機10から構成される。
【0005】
制御手段51はマイクロプロセッサを基本に各種演算手段、比較・処理手段、メモリ等から構成され、目標電流設定手段52、偏差演算手段53、比例・積分制御手段54、制御信号発生手段55を備える。
【0006】
操舵トルクセンサ12はドライバのハンドル操作に対応して発生する操舵トルクをアナログの電気信号として検出し、操舵トルク信号TSが目標電流設定手段52に供給される。
車速センサ14は車両の速度に対応した周波数の電気的なパルス信号として検出し、車速信号VSが目標電流設定手段52に供給される。
【0007】
目標電流設定手段52は、操舵トルクセンサ12から供給される操舵トルク信号TSをディジタルの操舵トルク信号TDに変換し、この操舵トルク信号TDと車速センサ14から供給される車速信号VSに基づいて予め設定されている目標電流信号IMSに変換し、車速VS(VL、VM、VH)をパラメータにした操舵トルク信号TDに対する目標電流信号IMSを偏差演算手段53に出力するよう構成される。
【0008】
図8に車速をパラメータとした操舵トルク信号(TD)―目標電流信号(IMS)特性図(テーブル1)を示す。
図8において、車速VL、VMおよびVHはそれぞれ低車速領域、中車速領域および高車速領域を示し、操舵トルク信号TDが同じであっても、車速VSが増加(VL→VM→VH)するに伴い、目標電流信号IMSが減少するよう予め設定されている。
【0009】
このように、目標電流設定手段52は、低車速領域(VS=VL)では電動機10を目標電流信号IMSに対応した大きな電動機電流IMで駆動して充分大きな操舵補助力が得られるよう構成され、一方、高車速領域(VS=VH)では電動機10を目標電流信号IMSに対応した小さな電動機電流IMで駆動して操舵補助力を抑え、操舵の安定性が得られるよう構成される。
【0010】
偏差演算手段53は、目標電流信号IMSと、電動機電流検出手段18で検出され、電動機電流IMに対応させてディジタル信号に変換した電動機電流信号IMOとの偏差(=IMS−IMO)を演算し、偏差信号ΔIが比例・積分制御手段54に提供される。
【0011】
比例・積分制御手段54は、偏差信号ΔIを比例感度KP倍する比例要素と、偏差信号ΔI(=IMS−IMO)を積分ゲインKIで積分制御する積分要素を並列接続して構成され、偏差信号ΔIに比例・積分演算を施し、比例・積分信号IPIが制御信号発生手段55に供給される。
比例・積分信号IPIは比例感度KPおよび積分ゲインKIを用いて数1で表わされる。
【0012】
【数1】
IPI=KP*ΔI+(KI/p)*ΔI
ただし、pはヘビサイド演算子
【0013】
なお、比例感度KPおよび積分ゲインKIの値を大きく設定することにより、電動機電流信号IMO(電動機電流IMに対応)を速やかに目標電流信号IMSに収束(偏差信号ΔI=0)させることができる。
【0014】
制御信号発生手段55はPWM(パルス幅変調)信号発生手段を備え、比例・積分信号IPIの大きさと方向に対応したPWM信号VPWMが電動機制御信号VOとして電動機駆動手段16に供給され、電動機10は電動機駆動手段16から供給される電動機電圧VMで駆動される。
【0015】
また、電動機制御信号VOにより電動機10が駆動されて電動機電流IMが流れるが、電動機電流検出手段18が電動機電流IMを検出し、電動機電流IMに対応した電動機電流信号IMOが偏差演算手段53に帰還される。
【0016】
このように、従来の電動パワーステアリング装置50は、目標電流信号IMSに電動機電流IMに対応した電動機電流信号IMOをフィードバック(負帰還)させ、偏差信号ΔIに比例・積分制御を施すよう構成したので、電動機電流信号IMOを速やかに目標電流信号IMSに収束させ、操舵トルクに対応した電動機動力が得られ、応答性のよい所望の操舵補助力をステアリング系に作用させることが可能となる。
【0017】
また、従来の電動パワーステアリング装置50は、偏差信号ΔIに積分制御を施すよう構成したので、電動機電流IMに対応した電動機電流信号IMOを目標電流信号IMSと一致させ、オフセット値を0に設定することができる。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電動パワーステアリング装置50は、ハンドル据え切り時や低速走行時の操舵のように操舵補助力が大きく、電動機10の回転数が高い場合には、電動機10の電機子巻線のインダクタンス成分に誘起する逆起電力が増加し、電動機10に流れる電動機電流IMが減少して偏差信号ΔI(=IMS−IMO)が大きな値となる傾向にある。
【0019】
このようなハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しを行った場合には、数1の第2項で表した積分項の積分値(KI/p)*ΔIが大きく、かつ目標電流信号IMSの符号が積分値(KI/p)*ΔIの偏差信号ΔI(=IMS−IMO)を構成する目標電流信号IMSの符号と反対となり、積分値が一旦0に収束するまでの遅延時間が長く、ドライバの操舵方向と反対方向の操舵補助力がステアリング系に作用するため、ドライバの保舵力に急激な変化を及ぼして操舵フィーリングが著しく低下する課題がある。
【0020】
この発明はこのような課題を解決するためなされたもので、その目的はハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しをしても、最適な操舵フィーリングが得られる電動パワーステアリング装置を提供することにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するためこの発明に係る電動パワーステアリング装置は、制限手段と乗算手段とを備え、制限手段は、積分要素から出力される信号が所定値以下の場合にはそのまま出力し、積分要素から出力される信号が所定値を超える場合には制限係数を乗算手段に供給し、積分要素から出力される積分信号を制限係数で所定値以下に制限することを特徴とする。
【0022】
制御手段に制限手段を備え、積分要素から出力される信号が所定値以下の場合にはそのまま出力し、積分要素から出力される信号が所定値を超える場合には所定値以下に制限するので、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しをしても、積分要素による信号の応答遅れを補償することができる。
【0023】
また、この発明に係る制限手段は、操舵方向の反転を検出する符号反転検出手段と、積分要素の積分値を予め設定した基準値と比較する積分値比較手段とを備えるとともに、符号反転検出手段、および積分値比較手段から出力される信号に基づいて積分要素から出力される信号を制限することを特徴とする。
【0024】
この発明に係る制限手段は、操舵方向の反転を検出する符号反転検出手段と、積分要素の積分値を予め設定した基準値と比較する積分値比較手段とを備えるとともに、符号反転検出手段、および積分値比較手段から出力される信号に基づいて積分要素から出力される信号を制限するので、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しを確実に検出して積分要素による信号の応答遅れを補償することができる。
【0025】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
なお、本発明は、制御系を構成するPI(比例・積分)制御の積分要素から出力される信号を、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返し時に制限し、積分要素による信号の応答遅れを補償して最適な操舵フィーリングが得られるようにするものである。
【0026】
図1はこの発明に係る電動パワーステアリング装置の全体構成図である。
図1において、電動パワーステアリング装置1は、ステアリングホイール17に一体的に設けられたステアリング軸2に自在継ぎ手3a、3bを備えた連結軸3を介し、ステアリング・ギアボックス4内に設けたラック&ピニオン機構5のピニオン5aに連結されて手動操舵力発生手段6を構成する。
【0027】
ピニオン5aに噛み合うラック歯7aを備え、これらの噛み合いにより往復運動するラック軸7は、その両端にタイロッド8を介して操向輪としての左右の前輪9が連結される。
【0028】
このようにして、ステアリングホイール17操舵時には通常のラック&ピニオン式の手動操舵力発生手段6を介し、マニュアルステアリングで前輪9を転動させて車両の向きを変えている。
【0029】
手動操舵力発生手段6による操舵力を軽減するため、操舵補助力を供給する電動機10をラック軸7と同軸的に配設し、ラック軸7と同軸に設けられたボールねじ機構11を介して推力に変換し、ラック軸7(ボールねじ軸11a)に作用させる。
【0030】
ステアリング・ギアボックス4内にはドライバの手動操舵トルクの方向と大きさを検出する操舵トルクセンサ12、ドライバの操作するステアリングホイール17の操舵回転速度の方向と大きさを検出する操舵回転速度センサ13を配置し、操舵トルクセンサ12が検出した操舵トルクに対応したアナログ電気信号の操舵トルク信号TS、操舵回転速度センサ13が検出した操舵回転速度に対応したアナログ電気信号の操舵回転速度信号NSのそれぞれを制御手段15に提供する。
また、車速センサ14は車両の速度に対応した周波数の電気的なパルス信号として検出し、車速信号VSを制御手段15に提供する。
【0031】
なお、操舵回転速度センサ13の代りに電動機回転速度センサを設け、数2から操舵回転速度NSを算出することもできる。
【0032】
【数2】
NS=K1(NM−dTS/dt)
ただし、K1は定数、NMは電動機回転速度、
dTS/dtは操舵トルクTSの微分値
【0033】
また、電動機回転速度NSは、電動機電圧VM、電動機電流IM、電動機の誘起電圧係数KMおよび電動機内部抵抗RMを用いて数3より推定することもできる。
【0034】
【数3】
NS=(VM−RM*IM)/KM
【0035】
制御手段15はマイクロプロセッサを基本に各種演算手段、処理手段、信号発生手段、メモリ等で構成し、操舵トルク信号TSに対応する電動機制御信号VO(例えば、オン信号とPWM信号の混成信号)を発生して電動機駆動手段16を駆動制御する。
【0036】
また、制御手段15は比例・積分制御手段、および比例・積分制御手段の積分要素から出力される信号を制限する制限手段を備え、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返し時に積分要素からの信号を制限して積分要素による信号の応答遅れを補償する。
【0037】
電動機駆動手段16は、例えば4個のパワーFET(電界効果トランジスタ)のスイッチング素子からなるブリッジ回路で構成し、電動機制御信号VOに基づいて電動機電圧VMを出力して電動機10を駆動する。
【0038】
電動機電流検出手段18は電動機10に実際に流れる電動機電流IMを検出し、電動機電流IMに対応した電動機電流信号IMOを制御手段15にフィードバック(負帰還)する。
【0039】
図2はこの発明に係る電動パワーステアリング装置の要部ブロック構成図である。
図2において、制御手段15は、目標電流設定手段21、偏差演算手段22、比例・積分制御手段23、制御信号発生手段27、制限手段30を備える。
【0040】
なお、目標電流設定手段21、偏差演算手段22および制御信号発生手段27は、それぞれ図7に示す目標電流設定手段52、偏差演算手段53および制御信号発生手段55と同一構成、同一作用なので説明を省略する。
【0041】
比例・積分制御手段23は、比例感度KPを発生して偏差信号ΔI(=IMS−IMO)を比例制御する比例要素24と、積分ゲインKIを発生して偏差信号ΔI(=IMS−IMO)を積分制御する積分要素25と、積分要素25からの出力信号に制限係数KLを乗算する乗算手段28と、比例要素24および乗算手段28の出力信号を加算する加算手段26を備える。
【0042】
乗算手段28と直列接続された積分要素25は比例要素24と並列接続される。比例要素24は偏差信号ΔIに比例感度KPを乗算した比例信号IPを加算手段26に供給する。
積分要素25は偏差信号ΔIに積分ゲインKIで積分処理を施した積分信号(積分値)IIを乗算手段28に提供し、乗算手段28で制限係数KLを乗算処理した積分制限信号IL(=II×KL)を加算手段26に供給する。
【0043】
加算手段26は比例信号IPと積分制限信号IL(=II×KL)を加算処理し、比例・積分信号IPI(=IP+IL)を制御信号発生手段27に出力する。
【0044】
制限手段30は符号反転検出手段、回転速度比較手段、積分値比較手段、制限係数発生手段等を備え、操舵回転速度センサ13が検出した操舵回転速度信号NSおよび積分要素25から供給される積分信号(積分値)IIに基づいてハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返し時の操舵状態を検出し、制限係数KLを乗算手段28に供給する。
【0045】
なお、乗算手段28で積分信号(積分値)IIと制限係数KLを乗算処理することにより、積分信号(積分値)IIを制限係数KLで制限した積分制限信号IL(=II×KL)が得られ、例えば制限係数KLを1を下回る値(0≦KL<1)に設定して積分要素25の積分制御に伴う応答遅れを改善することができる。
【0046】
加算手段26から出力される比例・積分信号IPI(=IP+IL)は、制御信号発生手段27で比例・積分信号IPI(=IP+IL)の大きさと方向に対応したPWM信号VPWMに変換され、このPWM信号VPWMが電動機制御信号VOとして電動機駆動手段16に供給されて発生する電動機電圧VMで電動機10が駆動され、この電動機10の動力を操舵補助力としてステアリング系に作用させる。
【0047】
このように、この発明に係る電動パワーステアリング装置1は、制御手段15に制限手段30を備えて積分要素25から出力される積分信号(積分値)IIを制限係数KLで制限するので、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しをしても、比例要素24から出力される比例信号IPが支配的となって積分要素25による信号の応答遅れを補償することができる。
【0048】
図3はこの発明に係る制限手段の要部ブロック構成図である。
制限手段30は、符号反転検出手段31、回転速度比較手段32、積分値比較手段33、論理積演算手段34、レベル保持手段35、制限係数発生手段36、制限停止制御手段37を備え、操舵回転速度センサ13で検出した操舵回転速度信号NSおよび図2に示す積分要素25から供給される積分信号(積分値)IIに基づき、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返し状態を検出し、積分信号(積分値)IIを減衰させる制限係数KLを発生する。
【0049】
符号反転検出手段31は、操舵回転速度信号NSの極性(例えば、図示しない極性判定手段で、ハンドル右方向はHレベル、ハンドル左方向はLレベルの2値信号で検出)の立上りまたは立下りをトリガとして極性反転を検出し、極性反転を検出する毎に、例えばHレベルのワンショットパルスからなる極性反転信号HOを論理積演算手段34に提供する。
【0050】
図4にこの発明に係る符号反転検出手段の一実施形態要部ブロック構成図を示す。
図4において、符号反転検出手段31は、正極性反転検出手段31A、負極性反転検出手段31B、論理和演算手段31Cを備える。
【0051】
正極性反転検出手段31Aおよび負極性反転検出手段31Bは、例えばリトリガブル・モノマルチバイブレータで構成し、それぞれ操舵回転速度信号NSの極性の立上り、立下りをトリガとして所定時間TMのワンショットパルス(例えばHレベル)からなる正極性検出信号Pτ+、負極性検出信号Pτ−を論理和演算手段31Cに供給する。
【0052】
論理和演算手段31Cは論理和ゲートまたは論理和演算機能を有し、正極性反転検出手段31Aから供給される正極性検出信号Pτ+と、負極性反転検出手段31Bから供給される負極性検出信号Pτ−の論理和を演算し、極性反転信号HO(所定時間TMでHレベルのワンショットパルス)を出力する。
【0053】
回転速度比較手段32はROM等のメモリ、比較手段を備え、予めメモリに設定した基準回転速度NKと操舵回転速度信号NSの比較を行い、操舵回転速度信号NSが基準回転速度NKを超える(NS>NK)場合には、例えばHレベルの回転速度判定信号NOを論理積演算手段34に提供する。
なお、回転速度比較手段32は省略することもできる。
【0054】
このように、符号反転検出手段31は操舵回転速度信号NSの極性を検出することによってハンドルの切り返しを検出し、回転速度検出手段32は操舵回転速度信号NSと基準回転速度NKとの比較結果からハンドルの急激な回転操作を検出することができので、極性反転信号HOと回転速度判定信号NOの論理積からドライバが行うハンドルの速い転舵からの切り返し操作を検出することができる。
【0055】
積分値比較手段33はROM等のメモリ、比較手段を備え、予めメモリに設定した基準積分値IKと積分信号(積分値)IIの比較を行い、積分信号(積分値)IIが基準積分値IKを超える(II>IK)場合には、例えばHレベルの積分値判定信号IOを論理積演算手段34に提供する。
【0056】
このように、基準積分値IKをハンドル据え切り近傍に対応させて設定し、積分値判定信号IOを検出することにより、ドライバの据え切りハンドル操作を検出することができる。
【0057】
論理積演算手段34は3入力の論理積ゲートまたは論理積演算機能を有し、極性反転信号HO、回転速度判定信号NOおよび積分値判定信号IOの論理積を演算し、例えば極性反転信号HO、回転速度判定信号NOおよび積分値判定信号IOの全てがHレベルの場合に、Hレベルの論理積データDOをレベル保持手段35に提供する。
【0058】
したがって、論理積演算手段34から出力される論理積データDOがHレベルの場合には、ハンドルの据え切り状態から速い転舵からの切り返し状態を検出することができる。
【0059】
レベル保持手段35はラッチ機能を備え、論理積演算手段34から供給される論理積データDOを保持し、例えばHレベルの保持信号LOを制限係数発生手段36に提供する。
【0060】
また、レベル保持手段35はラッチ解除機能を備え、制限停止制御手段37から供給される停止制御信号SCに基づいてラッチを解除し、制限係数発生手段36へ供給する保持信号LOを停止する。
【0061】
制限係数発生手段36はROM等のメモリおよび選択手段等で構成し、予めメモリに設定した複数の制限係数KL(例えば、1と0)をレベル保持手段35から供給される保持信号LOに基づいて選択し、選択した制限係数KLを図2に示す乗算手段28に提供する。
【0062】
例えば、保持信号LOがHレベルの場合には制限係数KL(=0)が選択されて出力され、一方、保持信号LOが禁止(例えば、保持信号LOはLレベル)の場合には制限係数KL(=1)が選択されて出力される。
【0063】
図5にこの発明に係る制限係数発生手段の制限係数KLの特性図を示す。
図5において、時間t1以前および時間t2以降の領域では通常の操舵状態に対応して制限係数KLが1(KL=1)に設定されており、積分要素25から出力される積分信号(積分値)IIは同じ値の積分制限信号IL(=II)として加算手段26に出力される。
【0064】
一方、時間t1から時間t2の領域では、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しの操舵状態に対応して制限係数KLが0(KL=0)に設定され、積分要素25から出力される積分信号(積分値)IIは制限係数KLに制限された積分制限信号IL(=0)として加算手段26に出力され、ステアリング系に作用する操舵補助力の積分要素25に起因する信号の応答遅れを補償することができる。
【0065】
制限停止制御手段37はコンパレータまたは比較機能を備え、積分信号(積分値)IIと予め設定した基準値IXとを比較し、積分信号(積分値)IIが基準値IXを下回る(II<IX)場合には、例えばHレベルの停止制御信号SCをレベル保持手段35に提供し、レベル保持手段35に保持されている論理積データDOのラッチを解除するよう制御する。
【0066】
なお、本願の実施の形態として、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しの操舵状態の制限係数KLを0に設定した例について説明したが、制限係数KLを0に限定することなく、制限係数KLを1を下回る(0<KL<1)所定の値に設定し、積分制限信号ILを0以外の一定値(0<IL<1)に設定することもできる。
【0067】
また、より簡便な本願の実施の形態として、図2の操舵回転速度センサ13、制限手段30、および乗算手段28に代えて積分要素25と加算手段26との間に制限手段41を設け、積分信号IIが予め設定した所定値IYを超える場合(II>IY)には、積分信号IIを所定値IYに制限して加算手段26に供給するよう構成してもよい。
【0068】
図6はこの発明に係る比例・積分制御手段の別実施形態要部ブロック構成図である。
図6において、比例・積分制御手段40は積分要素25と加算手段26との間に乗算手段28に代えて制限手段41を備えた点が図2に示す比例・積分制御手段23と異なる。
【0069】
制限手段41は予め設定した積分値の所定値IYを記憶するメモリと、比較機能を備え、積分要素25から供給される積分信号(積分値)IIと所定値IYとを比較し、積分信号(積分値)IIが所定値IY以下の場合(II≦IY)には積分信号(積分値)IIをそのまま積分制限信号ILとして加算手段26に出力し、一方積分信号(積分値)IIが所定値IYを超える場合(II>IY)には積分信号(積分値)IIを所定値IYに制限して積分制限信号ILとして加算手段26に出力するよう構成する。
【0070】
このように、この発明に係るこの発明に係る電動パワーステアリング装置1は、制限手段30に、符号反転検出手段31、回転速度比較手段32、積分値比較手段33および制限係数発生手段36を備えたので、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しを確実に検出して制限係数を発生し、積分要素から出力される信号を制限係数で補正するので、積分要素による信号の応答遅れを補償することができる。
【0071】
また、この発明に係る電動パワーステアリング装置1の制限係数発生手段36は、所定の制限係数を発生し、積分要素25から出力される信号を一定値に減少させることができるので、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しをしても、積分要素25による信号の応答遅れを補償することができる。
【0072】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る電動パワーステアリング装置は、制御手段に制限手段を備え、積分要素から出力される信号が所定値以下の場合にはそのまま出力し、積分要素から出力される信号が所定値を超える場合には所定値以下に制限するので、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しをしても、積分要素による信号の応答遅れを改善して操舵特性の急激な変化を補償することができる。
【0073】
さらに、この発明に係る制限手段は、操舵方向の反転を検出する符号反転検出手段と、積分要素の積分値を予め設定した基準値と比較する積分値比較手段とを備えるとともに、符号反転検出手段、および積分値比較手段から出力される信号に基づいて積分要素から出力される信号を制限するので、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しを確実に検出して積分要素による信号の応答遅れを補償して最適な操舵フィーリングを確保することができる。
【0074】
よって、ハンドル据え切り状態から速い転舵のハンドル切り返しをしても、安定した操舵フィーリングが得られる電動パワーステアリング装置を提供すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る電動パワーステアリング装置の全体構成図
【図2】この発明に係る電動パワーステアリング装置の要部ブロック構成図
【図3】この発明に係る制限手段の要部ブロック構成図
【図4】この発明に係る符号反転検出手段の一実施形態要部ブロック構成図
【図5】この発明に係る制限係数発生手段の制限係数KLの特性図
【図6】この発明に係る比例・積分制御手段の別実施形態要部ブロック構成図
【図7】従来の電動パワーステアリング装置の要部ブロック構成図
【図8】車速をパラメータとした操舵トルク信号(TD)―目標電流信号(IMS)特性図(テーブル1)
【符号の説明】
1…電動パワーステアリング装置、2…ステアリング軸、3…連結軸、3a,3b…自在継ぎ手、4…ステアリング・ギアボックス、5…ラック&ピニオン機構、5a…ピニオン、6…手動操舵力発生手段、7…ラック軸、7a…ラック歯、8…タイロッド、9…左右の前輪、10…電動機、11…ボールねじ機構、12…操舵トルクセンサ、13…操舵回転速度センサ、15…制御手段、16…電動機駆動手段、17…ステアリングホイール、18…電動機電流検出手段、21…目標電流設定手段、22…偏差演算手段、23,40…比例・積分制御手段、24…比例要素、25…積分要素、26…加算手段、27…制御信号発生手段、28…乗算手段、30,41…制限手段、31…符号反転検出手段、31A…正極性反転検出手段、31B…負極性反転検出手段、31C…論理和演算手段、32…回転速度比較手段、33…積分値比較手段、34…論理積演算手段、35…レベル保持手段、36…制限係数発生手段、37…制限停止制御手段、DO…論理積データ、HO…極性反転信号、II…積分信号(積分値)、IK…基準積分値、IL…積分制限信号、IM…電動機電流、IMO…電動機電流信号、IMS…目標電流信号、IO…積分値判定信号、IP…比例信号、IPI…比例・積分信号、ΔI(=IMS−IMO)…偏差信号、KI…積分ゲイン、KL…制限係数、KP…比例感度、LO…保持信号、NK…基準回転速度、NO…回転速度判定信号、NS…操舵回転速度信号、Pτ+…正極性検出信号、Pτ−…負極性検出信号、SC…停止制御信号、TS…操舵トルク信号、VPWM…PWM信号、VM…電動機電圧、VO…電動機制御信号。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electric power steering device in which the power of an electric motor is applied to a steering system as a steering assist force to reduce a driver's steering force. More particularly, the present invention relates to an electric power steering device that improves a reduction in steering feeling due to a response delay in control of a steering system.
[0002]
[Prior art]
In a conventional electric power steering device, a steering torque generated by a driver operating a steering wheel is detected by a steering torque sensor, and the detected steering torque signal is converted into a target current signal for driving the electric motor. Generates a signal obtained by subjecting a deviation signal from a motor current signal corresponding to the actually flowing motor current to PI (proportional / integral) or PID (proportional / integral / differential) control, and generates a motor control signal based on this signal. 2. Description of the Related Art It is known that a motor is driven by (for example, a PWM signal) to apply a steering assist force to a steering system.
[0003]
In such a conventional electric power steering apparatus, since the motor current signal is fed back (negatively fed back) to the target current signal to perform PI control or PID control, the deviation signal is quickly controlled to be 0, and the motor current is controlled. Converges on the value set by the target current signal to drive the motor, and a steering assist force corresponding to the steering torque signal is obtained.
[0004]
FIG. 7 shows a block diagram of a main part of a conventional electric power steering apparatus.
FIG. 7 shows an example in which PI (proportional / integral) control is performed on the control system.
7, an electric power steering device 50 includes a steering torque sensor 12, a vehicle speed sensor 14, a control unit 51, a motor driving unit 16, a motor current detecting unit 18, and the motor 10.
[0005]
The control means 51 is composed of various arithmetic means, comparison / processing means, memory and the like based on a microprocessor, and includes a target current setting means 52, a deviation calculation means 53, a proportional / integral control means 54, and a control signal generation means 55.
[0006]
The steering torque sensor 12 detects a steering torque generated in response to a driver's steering operation as an analog electric signal, and a steering torque signal TS is supplied to the target current setting means 52.
The vehicle speed sensor 14 detects an electric pulse signal having a frequency corresponding to the speed of the vehicle, and the vehicle speed signal VS is supplied to the target current setting means 52.
[0007]
The target current setting means 52 converts the steering torque signal TS supplied from the steering torque sensor 12 into a digital steering torque signal TD, and based on the steering torque signal TD and the vehicle speed signal VS supplied from the vehicle speed sensor 14, The target current signal IMS corresponding to the steering torque signal TD using the vehicle speed VS (VL, VM, VH) as a parameter is output to the deviation calculating means 53.
[0008]
FIG. 8 shows a steering torque signal (TD) -target current signal (IMS) characteristic diagram (Table 1) using the vehicle speed as a parameter.
In FIG. 8, vehicle speeds VL, VM, and VH indicate a low vehicle speed region, a medium vehicle speed region, and a high vehicle speed region, respectively. Even when the steering torque signal TD is the same, the vehicle speed VS increases (VL → VM → VH). Accordingly, the target current signal IMS is preset so as to decrease.
[0009]
In this manner, the target current setting means 52 is configured to drive the motor 10 with a large motor current IM corresponding to the target current signal IMS in a low vehicle speed region (VS = VL) to obtain a sufficiently large steering assist force. On the other hand, in the high vehicle speed region (VS = VH), the motor 10 is driven by the small motor current IM corresponding to the target current signal IMS to suppress the steering assist force, and to obtain the steering stability.
[0010]
The deviation calculating means 53 calculates a deviation (= IMS-IMO) between the target current signal IMS and the motor current signal IMO detected by the motor current detecting means 18 and converted into a digital signal corresponding to the motor current IM. The deviation signal ΔI is provided to the proportional / integral control means 54.
[0011]
The proportional / integral control means 54 is constituted by connecting in parallel a proportional element for multiplying the deviation signal ΔI by the proportional sensitivity KP and an integral element for integrating and controlling the deviation signal ΔI (= IMS−IMO) with the integral gain KI. A proportional / integral operation is performed on ΔI, and a proportional / integral signal IPI is supplied to the control signal generating means 55.
The proportional / integral signal IPI is expressed by Equation 1 using the proportional sensitivity KP and the integral gain KI.
[0012]
(Equation 1)
IPI = KP * ΔI + (KI / p) * ΔI
Where p is a heaviside operator
[0013]
By setting the values of the proportional sensitivity KP and the integral gain KI to be large, the motor current signal IMO (corresponding to the motor current IM) can quickly converge on the target current signal IMS (deviation signal ΔI = 0).
[0014]
The control signal generating means 55 includes a PWM (pulse width modulation) signal generating means. A PWM signal VPWM corresponding to the magnitude and direction of the proportional / integral signal IPI is supplied to the motor driving means 16 as a motor control signal VO. The motor is driven by the motor voltage VM supplied from the motor driving means 16.
[0015]
The motor 10 is driven by the motor control signal VO and the motor current IM flows. The motor current detection means 18 detects the motor current IM, and the motor current signal IMO corresponding to the motor current IM is fed back to the deviation calculation means 53. Is done.
[0016]
As described above, the conventional electric power steering device 50 is configured to feed back (negative feedback) the motor current signal IMO corresponding to the motor current IM to the target current signal IMS and perform proportional / integral control on the deviation signal ΔI. In addition, the motor current signal IMO is quickly converged to the target current signal IMS, and motor power corresponding to the steering torque is obtained, so that a desired steering assist force with good responsiveness can be applied to the steering system.
[0017]
Further, since the conventional electric power steering device 50 is configured to perform the integral control on the deviation signal ΔI, the electric motor current signal IMO corresponding to the electric motor current IM is matched with the target current signal IMS, and the offset value is set to 0. be able to.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
When the steering assist force is large and the number of rotations of the electric motor 10 is high, as in the case of steering when the steering wheel is turned off or running at low speed, the conventional electric power steering device 50 includes an inductance component of the armature winding of the electric motor 10. The induced back electromotive force increases, the motor current IM flowing through the motor 10 decreases, and the deviation signal ΔI (= IMS−IMO) tends to have a large value.
[0019]
When the steering wheel is turned back for quick turning from such a steering wheel stationary state, the integral value (KI / p) * ΔI of the integral term represented by the second term of Expression 1 is large, and the target current signal IMS Is opposite to the sign of the target current signal IMS constituting the deviation signal ΔI (= IMS−IMO) of the integral value (KI / p) * ΔI, the delay time until the integral value once converges to 0 is long, Since a steering assist force in a direction opposite to the steering direction of the driver acts on the steering system, there is a problem that a sudden change is exerted on the steering holding force of the driver and the steering feeling is significantly reduced.
[0020]
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an electric power steering device that can obtain an optimum steering feeling even when the steering wheel is turned quickly for turning from a steering wheel stationary state. It is in.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, an electric power steering device according to the present invention includes: It comprises limiting means and multiplying means, wherein the limiting means comprises: If the signal output from the integration element is equal to or less than a predetermined value, the signal is output as it is, and if the signal output from the integration element exceeds a predetermined value, the signal is output. The limiting coefficient is supplied to the multiplying means, and the integration signal output from the integrating element is limited to a predetermined value or less by the limiting coefficient. It is characterized by the following.
[0022]
Since the control means has a limiting means, if the signal output from the integration element is equal to or less than a predetermined value, the signal is output as it is, and if the signal output from the integration element exceeds a predetermined value, the signal is limited to a predetermined value or less. Even if the steering wheel is quickly turned back from the steering wheel stationary state, the response delay of the signal due to the integral element can be compensated.
[0023]
The limiting means according to the present invention includes a sign inversion detecting means for detecting the reversal of the steering direction, and an integral value comparing means for comparing the integral value of the integral element with a preset reference value. , And a signal output from the integration element based on a signal output from the integration value comparison means.
[0024]
Limiting means according to the present invention includes a sign reversal detecting means for detecting reversal of the steering direction, an integral value comparing means for comparing an integral value of the integral element with a preset reference value, and a sign reversing detecting means; Since the signal output from the integration element is limited based on the signal output from the integration value comparison means, it is possible to reliably detect the turning of the steering wheel which is fast turning from the steering wheel stationary state and compensate for the response delay of the signal due to the integration element. can do.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
According to the present invention, the signal output from the integral element of PI (proportional / integral) control constituting the control system is limited at the time of turning back the steering wheel from the stationary steering state to the fast steering, and the response delay of the signal by the integral element is restricted. In order to obtain an optimum steering feeling.
[0026]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an electric power steering device according to the present invention.
In FIG. 1, an electric power steering apparatus 1 includes a steering shaft 2 provided integrally with a steering wheel 17 and a connecting shaft 3 provided with universal joints 3a and 3b. The manual steering force generating means 6 is connected to the pinion 5 a of the pinion mechanism 5.
[0027]
The rack shaft 7 is provided with rack teeth 7a meshing with the pinion 5a. The left and right front wheels 9 as steering wheels are connected to both ends of the rack shaft 7 reciprocating by the meshing.
[0028]
Thus, when the steering wheel 17 is steered, the direction of the vehicle is changed by rolling the front wheels 9 by manual steering via the normal rack and pinion type manual steering force generating means 6.
[0029]
In order to reduce the steering force generated by the manual steering force generating means 6, an electric motor 10 for supplying a steering assist force is disposed coaxially with the rack shaft 7, and via a ball screw mechanism 11 provided coaxially with the rack shaft 7. It is converted into thrust and acts on the rack shaft 7 (ball screw shaft 11a).
[0030]
A steering torque sensor 12 for detecting the direction and magnitude of the driver's manual steering torque and a steering rotational speed sensor 13 for detecting the direction and magnitude of the steering rotational speed of the steering wheel 17 operated by the driver are provided in the steering gear box 4. And a steering torque signal TS of an analog electric signal corresponding to the steering torque detected by the steering torque sensor 12 and a steering rotational speed signal NS of an analog electric signal corresponding to the steering rotational speed detected by the steering rotational speed sensor 13, respectively. Is provided to the control means 15.
The vehicle speed sensor 14 detects an electric pulse signal having a frequency corresponding to the speed of the vehicle, and provides a vehicle speed signal VS to the control unit 15.
[0031]
Note that a motor rotation speed sensor may be provided instead of the steering rotation speed sensor 13 to calculate the steering rotation speed NS from Equation 2.
[0032]
(Equation 2)
NS = K1 (NM-dTS / dt)
Where K1 is a constant, NM is the motor rotation speed,
dTS / dt is the differential value of the steering torque TS
[0033]
Further, the motor rotation speed NS can be estimated from Expression 3 using the motor voltage VM, the motor current IM, the induced voltage coefficient KM of the motor, and the motor internal resistance RM.
[0034]
(Equation 3)
NS = (VM−RM * IM) / KM
[0035]
The control means 15 is composed of various arithmetic means, processing means, signal generation means, memory and the like based on a microprocessor, and outputs a motor control signal VO (for example, a mixed signal of an ON signal and a PWM signal) corresponding to the steering torque signal TS. The generated motor drive means 16 is driven and controlled.
[0036]
Further, the control means 15 includes a proportional / integral control means and a limiting means for limiting a signal output from the integral element of the proportional / integral control means. The signal is limited to compensate for the response delay of the signal due to the integration element.
[0037]
The motor driving unit 16 is configured by a bridge circuit including, for example, four power FET (field effect transistor) switching elements, and outputs the motor voltage VM based on the motor control signal VO to drive the motor 10.
[0038]
The motor current detecting means 18 detects the motor current IM actually flowing through the motor 10 and feeds back (negative feedback) a motor current signal IMO corresponding to the motor current IM to the control means 15.
[0039]
FIG. 2 is a block diagram of a main part of the electric power steering apparatus according to the present invention.
2, the control means 15 includes a target current setting means 21, a deviation calculating means 22, a proportional / integral control means 23, a control signal generating means 27, and a limiting means 30.
[0040]
Note that the target current setting means 21, deviation calculation means 22 and control signal generation means 27 have the same configuration and the same operation as the target current setting means 52, deviation calculation means 53 and control signal generation means 55 shown in FIG. Omitted.
[0041]
The proportional / integral control means 23 generates a proportional sensitivity KP to proportionally control the deviation signal ΔI (= IMS-IMO), and generates a integral gain KI to generate the deviation signal ΔI (= IMS-IMO). An integral element 25 for performing integral control, a multiplying means 28 for multiplying the output signal from the integral element 25 by a limiting coefficient KL, and an adding means 26 for adding the output signals of the proportional element 24 and the multiplying means 28 are provided.
[0042]
The integrating element 25 connected in series with the multiplying means 28 is connected in parallel with the proportional element 24. The proportional element 24 supplies to the adding means 26 a proportional signal IP obtained by multiplying the deviation signal ΔI by the proportional sensitivity KP.
The integration element 25 provides an integral signal (integral value) II obtained by subjecting the deviation signal ΔI to integral processing with an integral gain KI to the multiplying means 28, and the integral limiting signal IL (= II) obtained by multiplying the limiting signal KL by the multiplying means 28. × KL) is supplied to the adding means 26.
[0043]
The adding means 26 adds the proportional signal IP and the integral limiting signal IL (= II × KL) and outputs a proportional / integral signal IPI (= IP + IL) to the control signal generating means 27.
[0044]
The limiting means 30 includes a sign inversion detecting means, a rotational speed comparing means, an integral value comparing means, a limiting coefficient generating means, etc., and the steering rotational speed signal NS detected by the steering rotational speed sensor 13 and the integral signal supplied from the integral element 25. Based on the (integral value) II, the steering state at the time of turning back the steering wheel from the steering wheel stationary state to the fast steering is detected, and the limiting coefficient KL is supplied to the multiplying means 28.
[0045]
The multiplication means 28 multiplies the integral signal (integral value) II by the limiting coefficient KL to obtain an integral limiting signal IL (= II × KL) in which the integral signal (integral value) II is limited by the limiting coefficient KL. Thus, for example, the response delay due to the integral control of the integral element 25 can be improved by setting the limit coefficient KL to a value less than 1 (0 ≦ KL <1).
[0046]
The proportional / integral signal IPI (= IP + IL) output from the adding means 26 is converted by the control signal generating means 27 into a PWM signal VPWM corresponding to the magnitude and direction of the proportional / integral signal IPI (= IP + IL). VPWM is supplied to the motor drive means 16 as the motor control signal VO, and the motor 10 is driven by the generated motor voltage VM, and the power of the motor 10 acts on the steering system as steering assisting force.
[0047]
As described above, in the electric power steering apparatus 1 according to the present invention, the control unit 15 includes the limiting unit 30 to limit the integration signal (integral value) II output from the integration element 25 by the limiting coefficient KL. Even if the steering wheel is turned quickly for turning from the turning state, the proportional signal IP output from the proportional element 24 becomes dominant, and the response delay of the signal by the integrating element 25 can be compensated.
[0048]
FIG. 3 is a block diagram of a main part of the restricting means according to the present invention.
The limiting means 30 includes a sign inversion detecting means 31, a rotational speed comparing means 32, an integral value comparing means 33, a logical product calculating means 34, a level holding means 35, a limiting coefficient generating means 36, and a limiting stop control means 37. On the basis of the steering rotation speed signal NS detected by the speed sensor 13 and the integration signal (integral value) II supplied from the integration element 25 shown in FIG. A limiting coefficient KL for attenuating the signal (integral value) II is generated.
[0049]
The sign inversion detecting means 31 detects the rising or falling of the polarity of the steering rotation speed signal NS (for example, a polarity judging means (not shown), which is a binary signal of H level in the right direction of the steering wheel and L level in the left direction of the steering wheel). The polarity inversion is detected as a trigger, and every time the polarity inversion is detected, the polarity inversion signal HO including, for example, an H-level one-shot pulse is provided to the AND operation means 34.
[0050]
FIG. 4 is a block diagram showing a main part of an embodiment of the sign inversion detecting means according to the present invention.
In FIG. 4, the sign inversion detection means 31 includes a positive polarity inversion detection means 31A, a negative polarity inversion detection means 31B, and a logical sum operation means 31C.
[0051]
The positive polarity reversal detecting means 31A and the negative polarity reversing detecting means 31B are constituted by, for example, retriggerable mono-multi vibrators, and one-shot pulses (for example, for a predetermined time TM) triggered by rising and falling of the polarity of the steering rotation speed signal NS, respectively. A positive polarity detection signal Pτ + and a negative polarity detection signal Pτ− (H level) are supplied to the OR operation means 31C.
[0052]
The logical sum operation means 31C has a logical sum gate or a logical sum operation function, and has a positive polarity detection signal Pτ + supplied from the positive polarity inversion detection means 31A and a negative polarity detection signal Pτ supplied from the negative polarity inversion detection means 31B. The logical OR of-is calculated, and a polarity inversion signal HO (H-level one-shot pulse for a predetermined time TM) is output.
[0053]
The rotation speed comparison unit 32 includes a memory such as a ROM and a comparison unit, and compares the reference rotation speed NK preset in the memory with the steering rotation speed signal NS, and the steering rotation speed signal NS exceeds the reference rotation speed NK (NS > NK), a rotation speed determination signal NO of, for example, an H level is provided to the AND operation means 34.
Note that the rotation speed comparison means 32 can be omitted.
[0054]
As described above, the sign inversion detecting means 31 detects the turning of the steering wheel by detecting the polarity of the steering rotational speed signal NS, and the rotational speed detecting means 32 calculates the steering rotational speed signal NS from the comparison result between the steering rotational speed signal NS and the reference rotational speed NK. Since an abrupt turning operation of the steering wheel can be detected, it is possible to detect a turning operation of the steering wheel from a fast steering operation performed by the driver from a logical product of the polarity reversal signal HO and the rotation speed determination signal NO.
[0055]
The integrated value comparing means 33 includes a memory such as a ROM and a comparing means, and compares the reference integrated value IK preset in the memory with the integrated signal (integrated value) II. (II> IK), for example, an H level integrated value determination signal IO is provided to the AND operation means 34.
[0056]
In this way, by setting the reference integral value IK so as to correspond to the vicinity of the stationary steering wheel and detecting the integral value determination signal IO, the driver's stationary steering wheel operation can be detected.
[0057]
The AND operation means 34 has a three-input AND gate or an AND operation function, and calculates the logical AND of the polarity inversion signal HO, the rotation speed determination signal NO, and the integral value determination signal IO. When all of the rotation speed determination signal NO and the integral value determination signal IO are at the H level, the logical product data DO at the H level is provided to the level holding unit 35.
[0058]
Therefore, when the logical product data DO output from the logical product calculating means 34 is at the H level, it is possible to detect a state in which the steering wheel is turned from a stationary steering state to a fast turning state.
[0059]
The level holding means 35 has a latch function, holds the logical product data DO supplied from the logical product calculating means 34, and provides an H level holding signal LO to the limiting coefficient generating means 36, for example.
[0060]
The level holding unit 35 has a latch release function, releases the latch based on the stop control signal SC supplied from the limit stop control unit 37, and stops the holding signal LO supplied to the limit coefficient generation unit 36.
[0061]
The limiting coefficient generating means 36 is composed of a memory such as a ROM, a selecting means, and the like, and stores a plurality of limiting coefficients KL (for example, 1 and 0) preset in the memory based on a holding signal LO supplied from the level holding means 35. The selected limiting coefficient KL is provided to the multiplying means 28 shown in FIG.
[0062]
For example, when the hold signal LO is at the H level, the limit coefficient KL (= 0) is selected and output. On the other hand, when the hold signal LO is prohibited (for example, the hold signal LO is at the L level), the limit coefficient KL is selected. (= 1) is selected and output.
[0063]
FIG. 5 shows a characteristic diagram of the limiting coefficient KL of the limiting coefficient generating means according to the present invention.
In FIG. 5, the limit coefficient KL is set to 1 (KL = 1) in a region before time t1 and after time t2 corresponding to a normal steering state, and an integral signal (integral value) output from the integral element 25 is set. ) II is output to the adding means 26 as an integration limiting signal IL (= II) having the same value.
[0064]
On the other hand, in the region from the time t1 to the time t2, the limiting coefficient KL is set to 0 (KL = 0) corresponding to the steering state in which the steering wheel is turned from the steering wheel stationary state to the fast steering, and is output from the integration element 25. The integral signal (integral value) II is output to the adding means 26 as an integral limiting signal IL (= 0) limited by the limiting coefficient KL, and the response delay of the signal caused by the integral element 25 of the steering assist force acting on the steering system. Can be compensated for.
[0065]
The limit stop control means 37 has a comparator or a comparison function, compares the integral signal (integral value) II with a preset reference value IX, and the integral signal (integral value) II falls below the reference value IX (II <IX). In this case, for example, an H-level stop control signal SC is provided to the level holding unit 35, and control is performed to release the latch of the logical product data DO held by the level holding unit 35.
[0066]
As an embodiment of the present application, an example has been described in which the limit coefficient KL for the steering state in which the steering wheel is quickly turned from the steering wheel stationary state to the steering state is set to 0. The coefficient KL may be set to a predetermined value below 1 (0 <KL <1), and the integration limiting signal IL may be set to a constant value other than 0 (0 <IL <1).
[0067]
Further, as a simpler embodiment of the present invention, a limiting means 41 is provided between the integrating element 25 and the adding means 26 instead of the steering rotational speed sensor 13, the limiting means 30, and the multiplying means 28 in FIG. When the signal II exceeds a predetermined value IY (II> IY), the integrated signal II may be limited to the predetermined value IY and supplied to the adding means 26.
[0068]
FIG. 6 is a block diagram of a principal part of another embodiment of the proportional / integral control means according to the present invention.
6, the proportional / integral control means 40 differs from the proportional / integral control means 23 shown in FIG. 2 in that a limiting means 41 is provided between the integrating element 25 and the adding means 26 instead of the multiplying means 28.
[0069]
The limiting means 41 has a memory for storing a predetermined value IY of a preset integral value, and a comparing function. The limiting means 41 compares the integral signal (integral value) II supplied from the integrating element 25 with the predetermined value IY, and When the integrated value (II) is equal to or smaller than the predetermined value IY (II ≦ IY), the integrated signal (integrated value) II is output as it is to the adding means 26 as the integration limiting signal IL. When the value exceeds IY (II> IY), the integration signal (integral value) II is limited to a predetermined value IY and is output to the adding means 26 as the integration limiting signal IL.
[0070]
As described above, the electric power steering apparatus 1 according to the present invention according to the present invention includes, in the limiting means 30, the sign inversion detecting means 31, the rotational speed comparing means 32, the integral value comparing means 33, and the limiting coefficient generating means 36. Therefore, the steering wheel turning of the fast steering is reliably detected from the steering wheel stationary state, and the limit coefficient is generated, and the signal output from the integral element is corrected by the limit coefficient, so that the response delay of the signal due to the integral element is compensated. be able to.
[0071]
In addition, the limiting coefficient generating means 36 of the electric power steering apparatus 1 according to the present invention can generate a predetermined limiting coefficient and reduce the signal output from the integration element 25 to a constant value. Even if the steering wheel is turned back for a quick steering, the response delay of the signal by the integration element 25 can be compensated.
[0072]
【The invention's effect】
As described above, the electric power steering apparatus according to the present invention includes the limiting means in the control means, and when the signal output from the integration element is equal to or less than a predetermined value, outputs the signal as it is, and outputs the signal output from the integration element. When the steering wheel exceeds the predetermined value, the steering speed is limited to the predetermined value or less. Can compensate.
[0073]
Further, the limiting means according to the present invention includes a sign reversal detecting means for detecting reversal of the steering direction, and an integral value comparing means for comparing the integral value of the integral element with a preset reference value. , And the signal output from the integration element based on the signal output from the integration value comparison means, so that it is possible to reliably detect the turning of the steering wheel in a fast steering from the steering wheel stationary state and to delay the response of the signal by the integration element. And an optimum steering feeling can be secured.
[0074]
Therefore, it is possible to provide an electric power steering apparatus that can provide a stable steering feeling even when the steering wheel is turned quickly for turning from the steering wheel stationary state.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an electric power steering device according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of a main part of an electric power steering apparatus according to the present invention.
FIG. 3 is a block diagram of a main part of a limiting unit according to the present invention.
FIG. 4 is a block diagram of a main part of an embodiment of a sign inversion detecting means according to the present invention;
FIG. 5 is a characteristic diagram of a limiting coefficient KL of the limiting coefficient generating means according to the present invention.
FIG. 6 is a block diagram showing a principal part of another embodiment of the proportional / integral control means according to the present invention;
FIG. 7 is a block diagram of a main part of a conventional electric power steering device.
FIG. 8 is a characteristic diagram of steering torque signal (TD) -target current signal (IMS) using vehicle speed as a parameter (Table 1).
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electric power steering device, 2 ... Steering shaft, 3 ... Connecting shaft, 3a, 3b ... Universal joint, 4 ... Steering gear box, 5 ... Rack & pinion mechanism, 5a ... Pinion, 6 ... Manual steering force generating means, Reference numeral 7: rack shaft, 7a: rack teeth, 8: tie rods, 9: left and right front wheels, 10: electric motor, 11: ball screw mechanism, 12: steering torque sensor, 13: steering rotation speed sensor, 15: control means, 16 ... Motor driving means, 17 steering wheel, 18 motor current detecting means, 21 target current setting means, 22 deviation calculating means, 23, 40 proportional / integral control means, 24 proportional elements, 25 integrating elements, 26 ... adding means, 27 ... control signal generating means, 28 ... multiplying means, 30, 41 ... limiting means, 31 ... sign inversion detecting means, 31A ... positive polarity inversion detecting means, 3 B: negative polarity inversion detecting means, 31C: logical sum calculating means, 32: rotational speed comparing means, 33: integrated value comparing means, 34: logical product calculating means, 35: level holding means, 36: limiting coefficient generating means, 37 ... Limit stop control means, DO: Logical product data, HO: Polarity inversion signal, II: Integration signal (integral value), IK: Reference integral value, IL: Integration limit signal, IM: Motor current, IMO: Motor current signal, IMS: target current signal, IO: integral value determination signal, IP: proportional signal, IPI: proportional / integral signal, ΔI (= IMS-IMO): deviation signal, KI: integral gain, KL: limiting coefficient, KP: proportional sensitivity , LO: holding signal, NK: reference rotation speed, NO: rotation speed determination signal, NS: steering rotation speed signal, Pτ +: positive polarity detection signal, Pτ−: negative polarity detection signal, SC: stop control signal, TS: steering G Click signal, VPWM ... PWM signal, VM ... motor voltage, VO ... motor control signal.

Claims (1)

ステアリング系に操舵補助力を作用させる電動機と、操舵トルクセンサからの操舵トルク信号に基づいて前記電動機を駆動する目標電流信号を決定する目標電流設定手段、およびこの目標電流設定手段からの目標電流信号と電動機電流検出手段からの電動機電流信号の偏差に比例制御と積分制御を施す少なくとも比例要素と積分要素を備えた比例・積分制御手段からなる制御手段と、この比例・積分制御手段からの出力に基づいて前記電動機を駆動する電動機駆動手段と、を備えた電動式パワーステアリング装置において、
前記制御手段は、制限手段と乗算手段とを備え、
前記制限手段は、積分要素から出力される信号が所定値以下の場合にはそのまま出力し、積分要素から出力される信号が所定値を超える場合には制限係数を前記乗算手段に供給し、前記積分要素から出力される積分信号を前記制限係数で所定値以下に制限し、
さらに、前記制限手段は、操舵方向の反転を検出する符号反転検出手段と、前記積分要素の積分値を予め設定した基準値と比較する積分値比較手段とを備えるとともに、前記符号反転検出手段、および前記積分値比較手段から出力される信号に基づいて前記積分要素から出力される信号を制限することを特徴とする電動パワーステアリング装置。
An electric motor for applying a steering assist force to a steering system, target current setting means for determining a target current signal for driving the electric motor based on a steering torque signal from a steering torque sensor, and a target current signal from the target current setting means And a control means comprising a proportional / integral control means having at least a proportional element and an integral element for performing proportional control and integral control on the deviation of the motor current signal from the motor current detection means, and an output from the proportional / integral control means. Motor driving means for driving the motor based on the electric power steering device,
The control unit includes a limiting unit and a multiplying unit,
When the signal output from the integration element is equal to or less than a predetermined value, the limiting means outputs the signal as it is, and when the signal output from the integration element exceeds a predetermined value, supplies a limiting coefficient to the multiplication means. Limiting the integration signal output from the integration element to a predetermined value or less with the limiting coefficient,
Further, the limiting means includes a sign inversion detecting means for detecting a reversal of a steering direction, and an integral value comparing means for comparing an integral value of the integral element with a preset reference value, and the sign inversion detecting means, And an electric power steering device for limiting a signal output from the integration element based on a signal output from the integration value comparison means .
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